一种基于光锁相环的微波谐波产生装置制造方法及图纸

该发明专利技术属于光电子技术领域中的微波谐波产生装置，包括激光源发生器及激光耦合镜，由可调谐多纵模固体激光器、光纤耦合镜、光纤密集波分复用器输入端及其两相邻输出光纤、光纤合束器、光电转换器、带微波信号输入端口的微波混频器、低频放大器、环路滤波器串联而成的光锁相环，以及由光纤密集波分复用器输出光纤中其余任意两输出光纤与光纤合束器、光电转换器串联而成的微波信号的二倍频或多倍频谐波输出端口。该发明专利技术具有电路结构先进，在降低光、电子元器件的要求和成本的同时，扩大了处理输入的微波信号的功率范围，采用同一驱动电压即可实现不同阶次倍频的谐波，有效提高了弱微波信号的处理能力和效果，以及可产生倍频及多倍频谐波等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电子
中的微波谐波产生装置，具体涉及一种基于光锁相环的微波谐波产生装置。
技术介绍
微波作为宽带信息传输的载体，在空间通信中具有广阔的应用前景。微波谐波意味着更高频率的微波甚至毫米波、THz波，以其为载频在通信中可获得更大的信息容量。但传统微波谐波采用微波电子学的方法实现，主要包括基波混频和谐波混频等方法。随着微波频率的提高，尤其是对高于25GHz的微波，以微波电子学方法获取谐波的难度和成本不断提高。近年来，研究者提出用激光强度调制的方法来产生微波/毫米波谐波，具体原理如下：将微波/毫米波信号调制到光载波上，得到频率间隔为多倍输入信号频率的光微波/光毫米波，然后经过光电转换，光微波/光毫米波的边带相互拍频，得到输入微波/毫米波信号的谐波信号。该方案存在驱动电压高(要求输入信号功率高)的问题，且通常仅能用于产生偶倍频谐波。中国专利技术专利《基于单驱动马赫曾德调制器的多倍频毫米波产生装置》(申请号：201310211180.3)公开了一种基于单驱动马赫曾德(电光)调制器的多倍频毫米波产生装置，该装置包括(单纵模)激光器、偏振控制器、单驱动马赫曾德调制器、射频信号源、射频信号放大器、稳压电源和光电探测器(光电转换器)。通过将射频信号输送至单驱动马赫曾德调制器的驱动端，改变其驱动电压，并调节调制器的偏置电压，获得目标激光边频，再将该边频进行光电转换，即得到多倍频毫米波，并给出了实现偶数倍频毫米波的实施例。该方法虽可产生偶数倍频毫米波，但所需驱动(输入)电压较高(输入毫米波信号功率高)，尤其是对于25GHz以上的输入信号，所需驱动(输入)电压一般在4V以上且同一阶次倍频需要一个确定的驱动电压，亦即不同阶次倍频要求不同的固定(恒定)的驱动电压；当输入毫米波信号很弱(驱动电压极低)时，则需要预先进行多级放大，不但成本高、实施难度大，而且将恶化输入信号的信噪比，因而，该多倍频毫米波(谐波)产生装置也不适用于对弱毫米波信号的处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对
技术介绍
存在的缺陷，研究设计一种基于光锁相环的微波谐波产生装置，以改变电路结构，在减少微波电路，降低光、电子元器件的要求及成本的同时，扩大处理输入的微波信号的功率(强弱)范围，采用同一驱动电压即可实现不同阶次倍频的谐波，有效提高弱微米波信号的处理能力和效果，以及可产生倍频及多倍频谐波等目的。本专利技术的解决方案是针对
技术介绍
不同阶次倍频要求不同的固定的高驱动电压(高输入信号功率)，而带来的成本高、实施难度大等弊病，本专利技术采用包括可调谐多纵模固体激光器、光纤耦合镜、光纤密集波分复用器、光纤合束器、光电探测器、微波混频器、低频放大器、环路滤波器、串联而成的光锁相环，将两个相邻激光纵模的拍频信号与输入的微波信号进行相位锁定；本专利技术通过不同纵模的拍频信号与输入的微波信号得到相应的谐波，既可产生偶数倍频谐波还可产生奇数倍频谐波；从而不但降低了对输入信号功率和对光、电子元件的的要求，而且有效降低了实施的难度和成本。本专利技术即：将多纵模固体激光器输出的各不同频率的纵模光束经光纤耦合镜及光纤密集波分复用器分别将不同频率的纵模光束导引到光纤密集波分复用器对应的输出光纤中，然后通过光锁相环将任意两个相邻输出光纤中的激光纵模光束的拍频信号与输入的微波信号进行相位锁定；由于激光器输出的相邻纵模光束的频率间隔(差)相等，则将任意两个间隔(纵模阶次差)等于或大于2的光纤输出的纵模光束进行拍频和光电转换处理，即可得到输入微波信号的二倍频及多倍频谐波；本专利技术即以此实现其专利技术目的。因而本专利技术基于光锁相环的微波谐波产生装置，其特征在于该微波谐波产生装置包括激光源发生器及激光耦合镜，由可调谐多纵模固体激光器、光纤耦合镜、光纤密集波分复用器输入端及其两相邻输出光纤、光纤合束器、光电转换器、带微波信号输入端口的微波混频器、低频放大器、环路滤波器串联而成的光锁相环，以及由光纤密集波分复用器输出光纤中其余任意两输出光纤与光纤合束器、光电转换器串联而成的(输入)微波信号的二倍频或多倍频谐波输出端口；工作时激光发生器发出的激光经激光耦合镜输入可调谐多纵模固体激光器、而微波信号则由微波混频器的微波信号输入端口输入。上述激光源发生器为半导体泵浦激光器激光器。而所述可调谐多纵模固体激光器为由前、后腔镜构成的谐振腔，置于谐振腔内的激光工作物质，紧贴于激光工作物质上的压电陶瓷及其压电驱动器，以及半导体致冷片组成的可调谐短腔多纵模固体激光器。而所述激光工作物质的前端面为倾斜面、而前腔镜2-2则为相应的倾斜体；激光工作物质前端面与半导体制冷片上表面(冷端平面)的倾角θ1为50°～65°、而前腔镜2-2与半导体制冷片上表面(冷端平面)的倾角θ2为50°～80°。本专利技术微波谐波产生装置由于所采用的电路主要是低频电路，电路中所用到的光、电元件均为常规、商用的元器件，因此与微波电子学方法相比，所用到的微波电路更少，装置的综合成本低；低频放大器和压电驱动器的输入信号为低频信号(kHz量级)，无论是高增益还是低增益放大均比较容易实现；因此，对输入的待处理微波信号功率(强弱)要求低、范围宽(-50dBm～22dBm)，采用同一驱动电压即可实现不同阶次倍频的谐波；当对低功率输入信号进行处理时，通过对低频放大器和压电驱动器的增益以及环路滤波器参数的调整、即可保持谐波产生装置的正常稳定工作；本专利技术不但可产生偶数倍频谐波、还可用于产生奇数倍频谐波。因而具有电路结构先进，在降低光、电子元器件的要求和成本的同时，扩大了处理输入的微波信号的功率(强弱)范围，采用同一驱动电压即可实现不同阶次倍频的谐波，有效提高了弱微波信号的处理能力和效果，以及可产生倍频及多倍频谐波等特点。附图说明图1为本专利技术装置及实施例1结构示意图；图2为本专利技术装置实施例2结构示意图；图中：1-1.泵浦激光发生器，1-2.激光耦合镜，2.可调谐多纵模固体激光器，2-1.后腔镜，2-2.前腔镜，2-3.激光谐振腔，2-4.激光工作物质，2-5.压电陶瓷，2-6.压电驱动器，2-7.半导体致冷片，3.光纤耦合镜，4.光纤密集波分复用器，4-1.输入光纤，4-2.1、4-2.2、4-2.3、…、4-2.M、…、4-2.L、…、4-2.N：(第1、2、3、…、M、…L、…、N根)输出光纤，5-1.光纤合束器，5-2.光纤分束器，6.光电转换器(光电探测器)，7.微波混频器，8.低频放大器，9.环路滤波器，10.输入微波信号，11.微波的(L-M)倍频谐波(输出)，12.微波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光锁相环的微波谐波产生装置，其特征在于该微波谐波产生装置包括激光源发生器及激光耦合镜，由可调谐多纵模固体激光器、光纤耦合镜、光纤密集波分复用器输入端及其两相邻输出光纤、光纤合束器、光电转换器、带微波信号输入端口的微波混频器、低频放大器、环路滤波器串联而成的光锁相环，以及由光纤密集波分复用器输出光纤中其余任意两输出光纤与光纤合束器、光电转换器串联而成的微波信号的二倍频或多倍频谐波输出端口；工作时激光发生器发出的激光经激光耦合镜输入可调谐多纵模固体激光器、而微波信号则由微波混频器的微波信号输入端口输入。

【技术特征摘要】
1.一种基于光锁相环的微波谐波产生装置，其特征在于该微波谐波产生装置包括激光源
发生器及激光耦合镜，由可调谐多纵模固体激光器、光纤耦合镜、光纤密集波分复用器输入
端及其两相邻输出光纤、光纤合束器、光电转换器、带微波信号输入端口的微波混频器、低
频放大器、环路滤波器串联而成的光锁相环，以及由光纤密集波分复用器输出光纤中其余任
意两输出光纤与光纤合束器、光电转换器串联而成的微波信号的二倍频或多倍频谐波输出端
口；工作时激光发生器发出的激光经激光耦合镜输入可调谐多纵模固体激光器、而微波信号
则由微波混频器的微波信号输入端口输入。
2.按权利要求1所述基于光锁相环的微波谐波...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云祥，邱琪，史双瑾，苏君，廖云，熊彩东，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51